五軸加工（5 Axis Machining），是數(shù)控機(jī)床加工的一種模式。根據(jù)ISO的規(guī)定，在描述數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)時(shí)，采用右手直角坐標(biāo)系；其中平行于主軸的坐標(biāo)軸定義為z軸，繞x、y、z軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分別為A、B、C。各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)可由工作臺(tái)，也可以由刀具的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但方向均以刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)方向來(lái)定義。通常五軸聯(lián)動(dòng)是指x、y、z、A、B、C中任意5個(gè)坐標(biāo)的線(xiàn)性插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。
（環(huán)球天車(chē)式龍門(mén)五軸運(yùn)動(dòng)示意圖）
五軸加工所采用的機(jī)床通常稱(chēng)為五軸機(jī)床或五軸加工中心。五軸加工常用于航天領(lǐng)域，加工具有自由曲面的機(jī)體零部件、渦輪機(jī)零部件和葉輪等。五軸機(jī)床可以不改變工件在機(jī)床上的位置而對(duì)工件的不同側(cè)面進(jìn)行加工，可大大提高棱柱形零件的加工效率。
五軸加工中心可以實(shí)現(xiàn)一次裝夾完成銑削、鉆孔、攻絲等多面加工，通過(guò)五軸五聯(lián)動(dòng)還可加工復(fù)雜零件的自由曲面，減少了多次裝夾造成的重復(fù)定位誤差，縮短了上下料的輔助時(shí)間，降低了多序加工時(shí)的設(shè)備采購(gòu)成本和工裝夾具的使用成本，提高了產(chǎn)品的加工精度和加工效率。目前主要應(yīng)用于航空航天、軍工、汽車(chē)、醫(yī)療、精密模具等領(lǐng)域。
五軸數(shù)控機(jī)床行業(yè)目前現(xiàn)狀分析
數(shù)控機(jī)床作為裝備制造業(yè)的“工業(yè)母機(jī)”，是實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速、穩(wěn)定發(fā)展以及加快國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)的重要戰(zhàn)略性裝備，五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控技術(shù)是衡量一個(gè)國(guó)家復(fù)雜精密零件制造能力技術(shù)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。從過(guò)去的“巴統(tǒng)清單”到現(xiàn)在的“瓦森納協(xié)定”，西方發(fā)達(dá)國(guó)家一直把五軸數(shù)控系統(tǒng)及五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床作為戰(zhàn)略物資實(shí)行出口許可證制度，對(duì)包括中國(guó)在內(nèi)的諸多國(guó)家實(shí)行了嚴(yán)格的技術(shù)封鎖。近年來(lái)，隨著中國(guó)綜合國(guó)力的快速崛起和全球產(chǎn)業(yè)鏈的價(jià)值重配，中國(guó)和西方發(fā)達(dá)國(guó)家之間的競(jìng)爭(zhēng)已超出貿(mào)易保護(hù)主義的范疇，逐漸演變成新一輪科技和產(chǎn)業(yè)的全方位競(jìng)爭(zhēng)。
（環(huán)球“箱中箱”結(jié)構(gòu)五軸龍門(mén)加工中心）
近幾年，隨著我國(guó)高端制造業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)械設(shè)備中大型、復(fù)雜、高精度的零件越來(lái)越多。三軸數(shù)控加工中心存在加工效率低、需要多次裝夾、無(wú)法保證精度等問(wèn)題，難以滿(mǎn)足高端數(shù)控制造的要求，而五軸數(shù)控加工中心可以解決這些問(wèn)題，減少配套加工設(shè)備的投入，因此在加工飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、大型柴油機(jī)曲軸、精密醫(yī)療器械等精密零件中得到廣泛應(yīng)用。目前，五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控技術(shù)正朝著高精度、復(fù)合化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展。
五軸數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)
從五軸數(shù)控機(jī)床部分展品可以看出，當(dāng)前制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)有：提高自動(dòng)化水平、廣泛應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)、采用網(wǎng)絡(luò)化管理、向智能化邁進(jìn)。
當(dāng)前機(jī)床行業(yè)下游用戶(hù)需求結(jié)構(gòu)出現(xiàn)高端化發(fā)展態(tài)勢(shì)，多個(gè)行業(yè)都將進(jìn)行大范圍、深層次的結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級(jí)改造，對(duì)于高質(zhì)量、高技術(shù)水平機(jī)床產(chǎn)品需求迫切?？傮w上來(lái)說(shuō)，中高檔數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)需求上升較快，用戶(hù)需要更多高速、高精度、高剛度、大功率、復(fù)合、柔性、多軸聯(lián)動(dòng)、智能化的數(shù)控機(jī)床。
汽車(chē)行業(yè)表現(xiàn)出生產(chǎn)大批量、多品種、車(chē)型更新更快的發(fā)展趨勢(shì)，新能源汽車(chē)發(fā)展加速，從而要求加工設(shè)備朝著精密、高效、智能化方向不斷發(fā)展。在航空航天領(lǐng)域，隨著民用飛機(jī)需求量的上升以及軍用飛機(jī)的跨代發(fā)展，新一代飛機(jī)朝著輕質(zhì)化、高可靠性、長(zhǎng)壽命、高隱身性、快速響應(yīng)及低成本制造等方向發(fā)展，急切需要更先進(jìn)的加工裝備來(lái)承載。這些領(lǐng)域目前正處于調(diào)整和升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期，對(duì)五軸加工中心需求旺盛。
（環(huán)球“側(cè)掛式”五軸龍門(mén)加工中心）
全球市場(chǎng)五軸數(shù)控機(jī)床銷(xiāo)售額（2016-2027）
2020年，全球五軸數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)銷(xiāo)售額達(dá)到了6754.6百萬(wàn)美元，預(yù)計(jì)2027年將達(dá)到13835.3百萬(wàn)美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）為10.58%（2021-2027）。未來(lái)幾年，本行業(yè)具有很大不確定性，本文的2021-2027年的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)是基于過(guò)去幾年的歷史發(fā)展、行業(yè)專(zhuān)家觀點(diǎn)、以及本文分析師觀點(diǎn)，綜合給出的預(yù)測(cè)。
從地區(qū)層面來(lái)看，中國(guó)市場(chǎng)在過(guò)去幾年變化較快，2020年市場(chǎng)規(guī)模為665.2百萬(wàn)美元，約占全球的9.85%，預(yù)計(jì)2027年將達(dá)到1589.3百萬(wàn)美元，屆時(shí)全球占比將達(dá)到11.49 %；歐洲市場(chǎng)則會(huì)相對(duì)繼續(xù)縮小全球份額。
從產(chǎn)品類(lèi)型及技術(shù)方面來(lái)看，分為立式五軸、臥式五軸、龍門(mén)五軸，其中立式五軸2020年收入為4410.9百萬(wàn)美元，約占60.13%的市場(chǎng)份額，銷(xiāo)量更是占據(jù)了73.33%的市場(chǎng)份額；而臥式五軸以25.07%的銷(xiāo)量占據(jù)了38.18%的收入規(guī)模。
從產(chǎn)品市場(chǎng)應(yīng)用情況來(lái)看，可分為航空航天、汽車(chē)行業(yè)、軍工領(lǐng)域、船舶業(yè)、軌道交通等，其中航空航天、汽車(chē)行業(yè)、軍工領(lǐng)域在2020年銷(xiāo)量中分別占有39.88%、24.31%和13.29%的市場(chǎng)份額。未來(lái)幾年航天航空、新能源汽車(chē)、船舶的大力發(fā)展將為五軸數(shù)控機(jī)床提供一定的機(jī)遇。
（環(huán)球動(dòng)梁式七軸龍門(mén)加工中心客戶(hù)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)）
目前全球主要廠商包括DMG Mori、Yamazaki Mazak Corporation、HERMLE、Grob-Werke和Doosan Machine Tools等，該市場(chǎng)相對(duì)集中。2020年主要廠商份額占比超過(guò)95%，其中前五大公司占據(jù)62.44%的市場(chǎng)份額，前十大公司占據(jù)81.61%的市場(chǎng)份額，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈，尤其在中國(guó)市場(chǎng)。
五軸數(shù)控機(jī)床行業(yè)發(fā)展機(jī)遇及主要驅(qū)動(dòng)因素
1、數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大
在國(guó)家政策的支持以及國(guó)內(nèi)企業(yè)不斷追求創(chuàng)新的背景下，中國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)發(fā)展迅速，行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。2019年，中國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)3270億元。未來(lái)隨著5G設(shè)備、新能源汽車(chē)、智能穿戴設(shè)備等新興領(lǐng)域的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。
2、數(shù)控機(jī)床國(guó)產(chǎn)品牌崛起
國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，不斷自主研發(fā)和汲取國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，從無(wú)到有、不斷壯大，產(chǎn)生了如沈陽(yáng)機(jī)床、秦川機(jī)床等體量巨大、規(guī)模位于世界前列的老牌企業(yè)，也出現(xiàn)了如環(huán)球工業(yè)機(jī)械等一批具有核心設(shè)計(jì)技術(shù)和制造工藝，能夠針對(duì)自身專(zhuān)注的應(yīng)用領(lǐng)域和產(chǎn)品類(lèi)型提供高性能、高品質(zhì)的高度定制化產(chǎn)品，具有廣泛市場(chǎng)影響力和較高品牌價(jià)值，發(fā)展迅速，具有活力的新型中高端機(jī)床廠商。
（環(huán)球五軸龍門(mén)加工中心客戶(hù)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)）
3、數(shù)控機(jī)床行業(yè)加速轉(zhuǎn)型
隨著中國(guó)制造業(yè)加速轉(zhuǎn)型，精密模具、新能源、航空航天、軌道交通、3D打印、醫(yī)療器械等新興產(chǎn)業(yè)迅速崛起，其生產(chǎn)制造過(guò)程高度依賴(lài)數(shù)控機(jī)床等智能制造裝備，故而將成為數(shù)控機(jī)床行業(yè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)，有力推動(dòng)適用于上述領(lǐng)域的高速、高精、高效、高穩(wěn)定性、智能化、多軸化、復(fù)合化等金屬切削數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。
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